Bildung
Bei der homolytischen Spaltung eines Alkans können Methyl-Radikale •CH3 gebildet werden.
$H_3C{-}CH_3 \to H_3C • + • CH_3$
$H_3C{-}CH_2{-}CH_3 \to H_3C • + • CH_2{-}CH_3$
Eine solche Homolyse benötigt sehr viel Energie, läuft also nur bei recht hohen Temperaturen oder intensiver UV-Strahlung ab.
Natürlich können auch die umgekehrten Reaktionen ablaufen; zwei Methyl-Radikale können sich zu einem Ethan-Molekül rekombieren. Diese Reaktion ist beispielsweise eine der Abbruchreaktionen bei der radikalischen Substitution von Methan.
Die engl. Wikipedia listet noch ein paar weitere Reaktionen auf, bei denen Methyl-Radikale gebildet werden können:
Weitere Bildungsreaktionen aus der englischen Wikipedia [3]
Biosynthese
Einige Enzyme aus der Gruppe der Radical-SAM-Enzyme erzeugen Methyl-Radikale durch Reduktion von S-Adenosylmethionin (SAM).
Photolyse von Aceton
Methyl-Radikale entstehen auch bei der Bestrahlung von Aceton-Dampf mit ultraviolettem Licht der Wellenlänge 193 nm.
$H_3C{-}CO{-}CH_3 \to CO + H_3C • + • CH_3$
Photolyse von Halogenmethanen
Auch bei der Bestrahlung von Halogenmethanen mit UV-Licht entstehen Methyl-Radikale:
$H_3C{-}X \stackrel{h\nu}{\longrightarrow} H_3C • + • X$
Oxidation von Methan
Schließlich können Methyl-Radikale auch bei der Reaktion von Methan mit Hydroxyl-Radikalen entstehen:
$H_3C{-}H + \bullet OH \to H_3C \bullet + H_2O$
Diese Reaktion ist der wichtigste Abbauweg des Methans in der Erdatmosphäre. Sie findet sowohl in der Troposphäre als auch in der Stratosphäre statt. Gleichzeitig stellt sie eine bedeutende Quelle für Wasserdampf in den höheren Atmosphärenschichten dar.
Allein durch diese Reaktion besitzt Methan in der Troposphäre eine mittlere Verweilzeit von etwa 9,6 Jahren. Weitere, allerdings deutlich weniger wichtige Abbauprozesse sind die Aufnahme durch Böden sowie Reaktionen mit Hydroxyl-, Chlor- und angeregten Sauerstoff-Radikalen in der Stratosphäre. Insgesamt ergibt sich daraus eine mittlere atmosphärische Lebensdauer des Methans von etwa 8,4 Jahren.
Dieses längere Zitat aus dem Wikipedia-Artikel wurde von ChatGPT aus dem Englischen übersetzt.
Struktur
Das Methyl-Radikal
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: Public domain
Spektroskopische Messungen zeigen, dass das Methyl-Radikal planar aufgebaut ist, mit H-C-H-Bindungswinkeln von 120º.
Das deutet auf eine sp2-Hybridisierung des C-Atoms hin. Die drei sp2-Hybridorbitale überlappen mit den s-Orbitalen von drei H-Atomen, und das pz-Orbital ragt mit seinen beiden Lappen nach oben und unten aus der Ebene heraus und enthält nur ein ungepaartes Elektron.
Da das p-Orbital nur mit einem einzigen Elektron besetzt ist, besitzt das Methyl-Radikal kein abgeschlossenes Elektronenoktett und ist daher äußerst reaktiv. Es versucht, möglichst schnell ein weiteres Elektron aufzunehmen oder sich mit einem anderen Radikal zu verbinden.
Wegen dieser hohen Reaktivität ist das Methyl-Radikal auch sehr kurzlebig, es existiert nur für ca. 10-8 Sekunden [2].
Quellen:
- RÖMPP Chemie-Lexikon, 9. Auflage, Band 1 (1989), S. 41.
- Breitmaier, E.; Jung, G.: Organische Chemie. 8. Auflage. Weinheim: Wiley-VCH, 2021.
- Engl. Wikipedia, Artikel "Methyl radical", abgerufen am 11.07.2026.